WO2012152561A1 - Befundung von rotorblättern - Google Patents

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WO2012152561A1
WO2012152561A1 PCT/EP2012/057188 EP2012057188W WO2012152561A1 WO 2012152561 A1 WO2012152561 A1 WO 2012152561A1 EP 2012057188 W EP2012057188 W EP 2012057188W WO 2012152561 A1 WO2012152561 A1 WO 2012152561A1
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rotor blade
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area
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Gerhard Jansen
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Wobben Properties Gmbh
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    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a method for diagnosing a wind power plant, in particular for the detection of rotor blades of a wind energy plant, and to a corresponding device for the diagnosis.
  • the present invention relates to the finding of a horizontal axis wind energy plant, with a tower and a nacelle with rotor and rotor hub with a plurality of rotor blades, as shown in Figure 3.
  • Rotor blades of a wind turbine can today have lengths of up to 60m and are exposed to changing wind loads and sometimes even storm.
  • significant loads and in particular rotor blades which are wholly or partly made of a fiber composite material such as glass fiber materials can be damaged in particular by such overloads.
  • Such damage can be seen for example by cracking. It is important to detect such cracking or other signs of damage early enough to avoid major damage by replacing the rotor blade or, if possible, repairing it.
  • Such examinations are also referred to as findings.
  • findings can also be performed on other elements of a wind turbine, such as the tower or the nacelle.
  • the wind energy plant is stopped and the surfaces of the rotor blades are examined by means such as lifting platforms, work platforms or abseiling.
  • Such surveys are time-consuming and costly, and the altitude work described also poses a risk to the service personnel conducting these examinations, namely, diagnoses, namely, a risk due to working at heights.
  • the state of the art at this point generally refers to the following documents: DE 10 2006 032 387 A1, DE 103 23 139 A1, DE 10 2008 053 928 A1, DE 10 2009 009 272 A1 and WO 2010/051 278 A1.
  • the object of the present invention is to eliminate or reduce at least one of the problems described above.
  • a possibility for improved diagnosis of wind energy plant, in particular rotor blades thereof is proposed, which is less expensive than previous solutions and lent lends a labor risk for service personnel reduced, which performs such findings, at least an alternative solution should be proposed.
  • a method according to claim 1 is proposed.
  • Such a method is prepared to visually inspect a wind turbine or a part thereof, in particular one or more rotor blades, namely visually for any damage or attempts at damage or indications of damage.
  • a camera is used, which is in particular a high-resolution digital camera.
  • webcams or special cameras come into consideration.
  • photo cameras are proposed, but it can also be used movie cameras.
  • Such a camera is aligned with a region to be detected, that is, with a region of the wind energy plant, in particular with a region of the rotor blade. From this area, a photo is taken with the camera. The photo taken in this way can be evaluated and / or archived on site or later. Based on the photo, an optical diagnosis of the area to be found is now possible.
  • cracking can be detected with the aid of such a photo, or the region to be detected can be examined for cracking.
  • a movie clip could also be shot.
  • the position on the rotor blade is detected for the area to be detected or the area which has been diagnosed, that is to say for the photographed area, and assigned to the photographed area and thus to the area which has been found in each case.
  • the process described is to be repeated successively for all areas of the respective part to be examined, for example, of the rotor blade. In each case, one position is recorded and assigned to each detected and thus photographed area, so that a documentation of the result of the findings for the rotor blade can also be made.
  • the camera is equipped with a telescope optics, in particular with a telescope, and for taking a photo of the area to be detected, this area is optically enlarged, thereby obtaining a high-resolution photo as possible.
  • a telescope optics in particular in connection with a high-resolution digital camera, a high-quality visual assessment of the respective area from the ground is possible, so that a high-altitude work, ie work by means of lifting platforms, platforms, abseiling or the like on the rotor blade or other areas of the wind turbine can be avoided.
  • a rotor blade of a so-called horizontal axis wind turbine has a rotor blade root and a rotor blade tip.
  • the rotor blade root is the part of the rotor blade which is attached to the rotor hub
  • the rotor blade tip is the part of the rotor blade facing away from the hub.
  • the rotor blade and the camera are preferably aligned with each other so that between the camera and rotor blade root on the one hand and camera and rotor blade tip the same distance sets or that a longitudinal axis of the rotor blade, ie an axis from the rotor blade root to the rotor blade tip perpendicular to an optical axis sets, namely an optical axis connecting the camera with a central region of the rotor blade.
  • the distance from the camera to each area of the rotor blade is basically constant .
  • the camera is at least to arrange a camera tripod on the ground in order to avoid said work at height.
  • Said arrangement of the rotor blade to the camera can for example be such that the wind turbine is switched off so that the rotor blade stops in a corresponding desired position to the camera.
  • the described alignment between the rotor blade and the camera can also be effected by an appropriate installation of the camera.
  • a projection device with a projection surface is used to determine the position of the photographed area.
  • This projection device is designed such that the orientation of the camera projects a position corresponding to the detected area onto the projection surface.
  • the alignment of the camera is done here by moving the camera as such or at least a part of it to align with the area to be detected and after the alignment assumes a corresponding, aligned position.
  • This aligned position is projected onto the projection surface of the projection device.
  • a projection takes place by means of a light source on the camera.
  • This light source can be for example a laser pointer or the like.
  • a source of light that diffuses as little as possible should be used so that, for each orientation of the camera, a light spot or at least a light spot on the projection surface indicates a position that corresponds to the respective area to be found or detected.
  • the projection device is designed so that the continuous scanning of a silhouette of the rotor blade - which is only explained here for illustration - results in a particularly reduced image on the projection surface, if the corresponding movement of the light spot or light spot of the light source would be traced.
  • the projection surface can be, for example, a drawing sheet of a flipchart, and each position is then drawn by hand onto this flipchart in accordance with the respective occurring luminous dot or luminous spot.
  • a sensor can be provided which detects the respective position automatically. In the case of automated detection, another determination of the orientation of the camera is also possible, for example by means of a rotation rate sensor.
  • the preferred use of a manually labeled projection surface is simple, inexpensive, and convenient.
  • the rotor blade can be drawn down, for example, in its silhouette or in some corner points on the projection surface in a reduced manner.
  • the camera can be aligned to the rotor blade tip and then to the flange of the rotor blade, wherein in each case the corresponding point is drawn on the projection surface. Due to at least these two corner points then a scaling on the knowledge of the rotor blade dimensions, in particular the rotor blade length is possible.
  • a rotor blade scaling on an elastic band such as a rubber band. If on the rotor blade so a scale of the known rotor blade is entered, the elastic band only needs to be stretched so that it is the just drawn point of the rotor blade tip connects the marked point of the flange of the rotor blade. Here, the scaling is stretched evenly on the elastic band and then only needs to be transferred to the projection surface. Likewise, if necessary, a scaling in the transverse direction of the rotor blade can also be made.
  • a diagnostic device according to claim 7 is also proposed. This diagnostic device is prepared to optically detect a rotor blade of a wind turbine. Basically, this is also a diagnosis of other elements such as the tower or the nacelle of the wind turbine into consideration.
  • the diagnostic device has a camera for taking in each case a photo of a region of the rotor blade to be detected.
  • An alignment device is connected to the camera for aligning the camera with the area to be detected.
  • this can be an adjustable tripod, so a tripod with a lockable or lockable motion mechanism for the camera can be used.
  • the diagnostic device has a position detection device which is prepared to detect the respective position of the region or the region to be detected.
  • the camera is preferably provided with telescope optics, in particular a telescope, in order to optically enlarge the areas to be detected, in particular in order to be able to take an enlarged photograph of the area to be detected.
  • telescope optics in particular a telescope
  • a high-resolution camera is used in particular together with such telescope optics.
  • the position detection device is designed as a projection device with a projection surface.
  • the camera is connected to a light source, in particular a laser pointer, in order to generate a light spot on the projection surface at a position which corresponds to the position of the region to be detected on the rotor blade.
  • Another embodiment proposes to provide a data processing device for assigning the respective photo of the respectively to be detected area to the detected position of the area to be detected.
  • this data processing device is prepared to store the photo with the assigned position.
  • the alignment device has at least one electronic control and a motor drive for automated alignment of the camera.
  • an optical diagnosis can be provided in a simple manner. It is thereby possible to successively scan the regions of a rotor blade to be detected, that is to say in particular all surface regions of a rotor blade, in each case one or, for safety's sake, take several photos for each region, to document this and to archive it. Even if no crack or other sign of rotor blade damage has been found, such documentation may serve as a posteriori proof.
  • such an automated alignment device is coupled to the data processing device to be driven by the data processing device.
  • execution and archiving of the findings and possibly also evaluations of the findings can be carried out automatically.
  • the data processing device has image processing software that can evaluate or at least anticipate each image for cracking or other known signs of damage.
  • a safety aspect should be mentioned as a further advantage. If, in fact, a very high degree of simplification of the findings can be achieved, then a diagnosis can also be carried out at shorter intervals without any problem, as a result of which increased safety can be ensured. If an automated diagnosis of the rotor blade is carried out, significantly shorter downtimes of the wind turbine during the diagnosis are necessary. Thus, a method and a device for the optical diagnosis of parts of a wind turbine, in particular of areas of a rotor blade is proposed. This should in particular savings of costs and time to be achieved in the diagnosis of rotor blades, as well as a minimization of risks by working at altitude.
  • an optimization of a deployment planning for the rotor blade service so the service usually performs the rotor blade findings achievable.
  • a mass diagnosis is possible or at least facilitated, an improvement in the application planning of rotor blade maintenance, for example, be done so that the findings are made at the right time at the right plant.
  • condition-based maintenance is favored. Thanks to a fast diagnosis of rotor blades and thus short downtimes, the acceptance of the wind turbine operator to accept such a diagnosis and a related standstill increases.
  • the proposed diagnosis or diagnostic device is aimed in particular at a diagnosis from the floor.
  • a commercially available telescope is suitable, which is suitable for terrestrial observations.
  • Such modern telescopes have the advantages that they are inexpensive, portable and sometimes finely controllable, both manually and via a computer.
  • Further advantages are the well-known camera technology can be adapted, such as a webcam or high-quality camera technology.
  • the use of special cameras for thermal images or infrared images into consideration.
  • a high resolution camera should be used, but may be limited in combination with a telescope.
  • software can be used for processing and control.
  • systems used can provide open interfaces for adaptation to specific applications.
  • the alignment of this telescope is largely automatic for astronomical observations with the help of GPS and compass.
  • the telescope In terrestrial mode, which can be used for the diagnosis, the telescope is preferably positioned and controlled manually via a remote control. But here, too, an adaptation can be carried out preferably via intended interfaces and an automation for recurring tests can be provided.
  • a telescope is used, which is mounted on a sturdy tripod.
  • the equipment ie in particular the telescope
  • the telescope on a vehicle in which the telescope can remain completely on the vehicle.
  • a frame is used for the vehicle, which can be lowered through a vehicle floor.
  • the telescope is on the frame, which can be drained, so that the telescope then has a firm footing on the ground, however, is in the vehicle, at least partially located in the vehicle.
  • set-up times can be reduced by mounting and dismounting the telescope.
  • the vehicle can be driven to the desired location, the corresponding vehicle door can be opened and the findings can be started.
  • By draining the frame through the vehicle floor results in a decoupling of the vehicle and telescope.
  • the quality of the images can be significantly improved or only a high quality can be achieved, because in particular a more stable structure should be ensured.
  • stabilization systems can be used to stabilize the image, which is proposed as an embodiment.
  • the telescope can be controlled via a remote control manually or computer-controlled.
  • a camera can be mounted via the eyepiece of the telescope.
  • the rotor blade is positioned so that over the length of the blade a nearly equal distance between the rotor blade and the telescope or camera is achieved.
  • the distance measurement can be done for example with a so-called range finder.
  • the distance between telescope and Blatterweit réelle or nacelle base is first determined. This distance must then be adjusted between the rotor blade tip, so the tip and the telescope.
  • the rotor can first spin through, so basically be rotated by the wind without force to then stop the rotor and thus the rotor blade to be examined at the desired location on the control cabinet of the wind turbine by pressing the emergency switch at the right moment.
  • a laser pointer is mounted on the telescope or on the camera, which projects a point on a flipchart behind the telescope.
  • the tip is hit with the telescope and the tip position is marked on the flipchart.
  • this corresponds to a radius of 41m.
  • the root area or the leaf apron is approached, which basically coincides with a flange of the rotor blade for attachment to the rotor hub.
  • this corresponds to a radius of 3.1 m. This point is also marked on the flip chart, and the remaining radii between these two points are easily determined.
  • Radii for example at a distance of meters, are either calculated and marked on the flipchart or an elastic band, in particular a rubber band is used, on which a grid for the wind turbine, ie in the above example for the rotor blade of the Enercon wind turbine E82 is marked.
  • the distance between the telescope and the rotor blade can vary from plant to plant, and also the distance between telescope and flipchart, so the projection surface can vary slightly.
  • the reference dimensions can be transferred to the flipchart in a simple manner.
  • a reference dimension that is to say a scaling by means of a rule, can be marked on the flipchart and the associated radii calculated.
  • angle information or angle messages from the telescope and the geometric ratio. orientation It is preferably proposed to provide reference marks on the rotor blade, which reads in and processes a corresponding system, such as a data processing device, which is connected to the diagnostic device, in particular the camera. As a result, an orientation on the rotor blade can be undertaken or improved.
  • a method is proposed, which is characterized in that, for detecting the position of the photographed area, at least one alignment angle of the camera or of a telescope optical system used with respect to a reference orientation is detected. By detecting such an angle, the position of the respectively photographed and thus detected area can be determined. For this, the angle in one direction, e.g. a longitudinal direction of the detected part, to be detected to detect a position with respect to this direction on the part.
  • at least one further angle can be recorded, in particular in a transverse direction to said longitudinal direction or transversely to another first direction, in order to be able to determine a detected area in two directions, in order thereby to determine a position in each case two-dimensionally on one surface.
  • an actual location on the part to be detected in the sense of coordinates or dimensions can be assigned either via known relationships. In other words, winke values can be converted into corresponding length values. Alternatively, the angle values can be simply stored as reference values without conversion.
  • the alignment angle refers to a reference orientation that can be arbitrarily set. One way of determining the reference orientation is to assign a characteristic point on the part to be detected, such as in the middle or at the edge of the part to be detected. It is preferably proposed to detect at least one dimension in a longitudinal direction of the part to be detected from a first reference point to a second reference point of this part.
  • the part to be found may be a rotor blade, and the first reference point lies in the root of the rotor blade, and the second reference point lies in the rotor blade tip.
  • the detection of the length of the rotor blade can also take place in that the corresponding value is already known or is taken from a data sheet.
  • a first reference angle and a second reference angle are recorded. These relate respectively to the alignment angle of the camera or telescope optics to the first and second reference point.
  • the first reference angle thus indicates the angle when aligned with the rotor blade root and the second reference angle indicates the alignment angle when aligned with the rotor blade tip.
  • a difference angle between the first and second alignment angle is known or can be calculated in a simple manner. Incidentally, such a difference angle can be assigned to the dimension of the rotor blade length of the said example.
  • a current alignment angle of the camera or telescope optics to the currently detected area is recorded.
  • the current alignment angle is thus the angle that occurs when the camera or the telescope optics is aligned with the respective area to be detected.
  • the current photograph of the area concerned can be assigned this current alignment angle.
  • this is stored together with the photo or with an identification code such as a reference number of the photograph taken in a table.
  • the current position can be determined from the current alignment angle taking into account the two reference angles and the dimension. This can be done for example by interpolation.
  • a 50-meter-long rotor blade is oriented perpendicularly to a viewing direction from a diagnostic device and the first reference angle, namely the angle to the rotor blade root is 5 degrees and the second reference angle, namely the angle to the rotor blade tip, is -5 degrees, then each degree in the first spit to assign a dimension of 5m. If, for example, a current alignment angle is 2 degrees, then the associated, evaluated area is 15 m below the rotor blade root. This position can be stored together with a reference number of the photo of this area in a table. Even smaller angular steps can be assigned to a position. The assignment can be done, for example, by interpolation.
  • a diagnostic device thus comprises a position detection device which comprises an angle detection means.
  • This angle detection means can detect an alignment angle of a camera, in particular a camera and / or a telescope optics and, in particular, process data processing technically, for example by transferring them to a connected data processing device.
  • the angle detection means may be equipped with a compass and / or a rotation rate sensor and / or a spirit level to thereby determine a relative and / or an absolute angle can. Other technical implementations are also possible.
  • the use of a position detection device by means of an angle detection means can be carried out alternatively or additionally to the detection of a detected position by means of a projection device.
  • FIG. 1 schematically shows an arrangement with a preparation prepared for the diagnosis
  • Figure 2 shows schematically a device for rotor blade.
  • FIG. 3 shows schematically a wind energy plant.
  • FIG. 1 schematically shows a wind turbine 1 with a tower 2 and a nacelle 4 or hub 4, which has three rotor blades 6, of which only one is shown in FIG.
  • An observer 10 is located at a viewing distance 8 from the tower 2.
  • the observation distance 8 is illustrated by a double arrow and in the present example it is 100 m, which represents only an exemplary value. From the position of the observer 10, the diagnosis is to be made here.
  • the rotor blade 6 has a rotor blade tip 12, which is also referred to as a "tip.”
  • the rotor blade 6 has a root region 14 with a flange for fastening to the nacelle or hub 4.
  • the flange is in this case Not in Detail shown, but basically forms the contact area of the hub to the rotor blade 6.
  • a central region 16 is formed between the rotor blade tip 12 and the root portion 14.
  • the wind energy plant is stopped for finding so that the rotor blade 6 to be examined comes to stand so that the distance between the root area 14 and the rotor blade tip 12 to the observer 10 is as equal as possible.
  • the distance from the observer 10 to the central region 16 of the rotor blade 6 also corresponds approximately to the distance from the observer 10 to the root region 14 and the rotor blade tip 12 of Rotor blade 6.
  • the wind energy installation 1 has a hub height of 100 m.
  • the observation distance 8 from the observer 10 to the tower 2, namely the tower base, is also 100m. But it is not necessary that the observation distance 8 corresponds to the hub height. However, this preferred embodiment is well suited for explaining the present diagnostic method.
  • the length of the rotor blade 6 of the example shown is 40 m, wherein simplifying the center of the rotor hub 4 is assumed to coincide with the root portion 14 of the rotor blade 6.
  • the flange distance 18, ie the distance from the observer 10 to the root area or flange area 14 of the rotor blade 6, is thus 141 m.
  • the rotor has now been held in such a position that the rotor blade 6 is in such a position that the tip spacing 20, namely the distance from the observer 10 to the rotor blade tip is the same as the flange distance, namely 141m.
  • the tip spacing can also be referred to as the distance to the rotor blade tip. Accordingly, there is a mid-range distance 22, namely the distance of the observer 10 to the central region 16 of the rotor blade 6 to 139m. Accordingly, there is an approximate-apart from a few meters-an equal distance from the observer 10 to different regions of the rotor blade 6.
  • a diagnostic arrangement 30, that is to say an arrangement for carrying out a diagnosis of a rotor blade, is illustrated in FIG.
  • the diagnostic device 30 essentially comprises a camera 32, in particular a digital camera, and a projection receiving means 34 with a projection surface 36.
  • a projection recording means for example, a so-called or a so-called flipchart, ie a board with writing or drawing paper can be used.
  • the camera 32 is preferably mounted on a - not shown in the schematic representation of Figure 3 - tripod to be aligned on this tripod in the direction of the rotor blade 6 to the respective region of the rotor blade 6 to be detected.
  • the camera 32 is thus successively aligned with surface areas of the rotor blade 6 to be detected, and the corresponding areas are photographed and can be evaluated on-site or retrospectively.
  • FIG. 3 exemplarily illustrates the orientation 18 'to the flange or root section 14 of the rotor blade 6, the orientation 20' in the direction of the tip or the rotor blade tip 12, and the orientation 22 'to the central region 16 of the rotor blade 6.
  • the orientations 18', 20 'and 22' thus extend along the lines shown in FIG. 2, which illustrate the flange spacing 18, tip spacing 20 and mid-span spacing 22, respectively.
  • FIGS. 1 and 2 explain the finding method by way of example in a plane, according to which the orientation of the camera 32 changes only along a longitudinal axis of the rotor blade 6.
  • an orientation can be changed transversely to the rotor blade longitudinal axis.
  • FIG. 3 illustrates a pivoting direction 38 for aligning with a corresponding double arrow through which the camera 32 can be aligned along the longitudinal direction of the rotor blade, whereas a second pivoting direction for aligning transversely to the longitudinal direction of the rotor blade 6 extends into and out of the drawing plane of FIG This Grude is not shown.
  • the camera 32 also has a light source such as a laser pointer or a modified laser pointer, which generates a light beam along the optical axis of the camera 32 in the rearward direction, namely from the camera 32 in the direction of the projection surface 36.
  • a light source such as a laser pointer or a modified laser pointer, which generates a light beam along the optical axis of the camera 32 in the rearward direction, namely from the camera 32 in the direction of the projection surface 36.
  • a light source such as a laser pointer or a modified laser pointer
  • a flange projection beam 18 "results in a flange orientation 18 ', a tip projection beam 20" at orientation 20' to the tip, and a mid-range projection beam 22 "at mid-range orientation 22 ' Projection surface 36, the findings of the rotor blade 6 can be documented on the projection surface 36.
  • a corresponding file number for example a number of the photo file, can be noted at the corresponding position on the projection surface 36.
  • the entire shape for example, a silhouette of the rotor blade on the projection surface 36, which may be a drawing sheet, for example, drawn.
  • the rotor blade projected in this way is rotated 180 ° relative to the original rotor blade 6 and reduced in size. Since the size of the rotor blade to be detected is known, a scaling of the projection on the projection surface 36 is possible in a simple manner. For example, for the sake of simplicity, an expected scaling or, in the case of an earlier diagnosis of a structurally identical wind turbine, scaling can be provided on a rubber band. As a result, the scaling can be transferred to the new projection in a simple manner by the rubber band carrying the scaling can be stretched to the new size with slight differences in the size ratios. The scaling adjusts proportionally and does not need to be recalculated.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum optischen Befunden einer Windenergieanlage (1) oder eines Teils davon, insbesondere eines Rotorblattes (6), umfassend die Schritte Ausrichten einer Kamera (32) auf einen zu befundenden Bereich, Aufnehmen eines Fotos des zu befundenden Bereichs mit der Kamera (32), Erfassen der Position des fotografierten Bereichs und Zuordnen der ermittelten Position zum fotografierten Bereich, z.B. dass eine Positionserfassungsvorrichtung als Projektionsvorrichtung mit einer Projektionsfläche ausgebildet ist und ein mit der Kamera (32) verbundenes Leuchtmittel, z.B. einen Laserpointer, aufweist.

Description

Befundung von Rotorblättern
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befundung einer Windenergieanlage, insbesondere zur Befundung von Rotorblättern einer Windenergieanlage sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Befundung.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Befundung einer Horizontalachsen- Windenergieanlage, mit einem Turm und einer Gondel mit Rotor und Rotornabe mit mehreren Rotorblättern, wie in der Figur 3 dargestellt ist.
Rotorblätter einer Windenergieanlage können heutzutage Längen von bis zu 60m aufweisen und sind dabei wechselnden Windlasten und mitunter auch Sturm ausgesetzt. Hierbei treten erhebliche Belastungen auf und insbesondere Rotorblätter die ganz oder teilweise aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt sind wie beispielsweise Glasfasermaterialien können insbesondere durch solche Überbelastungen beschädigt werden. Solche Beschädigungen sind beispielsweise durch Rissbildungen erkennbar. Es ist wichtig, solche Rissbildungen oder andere Beschädigungsanzeichen frühzeitig zu erkennen, um größere Schäden zu vermeiden, indem das Rotorblatt getauscht oder falls möglich repariert wird.
Aus diesem Grunde kann eine regelmäßige Untersuchung von Rotorblättem auf etwaige Anzeichen von Beschädigungen sinnvoll sein. Solche Untersuchungen werden auch als Befundungen bezeichnet. Grundsätzlich können solche Befundungen auch an anderen Elementen einer Windenergieanlage ausgeführt werden, wie beispielsweise am Turm oder der Gondel. Zur Befundung von Rotorblättern wird häufig so vorgegangen, dass die Windenergieanlage angehalten wird und mittels Geräten wie Hubsteigern, Arbeitsbühnen oder Abseilern die Oberflächen der Rotorblätter untersucht werden. Solche Untersuchungen sind zeit- und kostenaufwendig und durch die beschriebenen Höhenarbeiten besteht zudem ein Risiko für die Servicemitarbeiter, die diese Untersuchungen, nämlich Befundungen durchführen, nämlich eine Risiko durch Höhenarbeiten.
Als Stand der Technik wird an dieser Stelle allgemein auf folgende Dokumente hingewiesen: DE 10 2006 032 387 A1 , DE 103 23 139 A1 , DE 10 2008 053 928 A1 , DE 10 2009 009 272 A1 sowie WO 2010/051 278 A1. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, wenigstens eines der oben beschriebenen Probleme zu beheben oder zu verringern. Insbesondere soll eine Möglichkeit zur verbesserten Befundung von Windenergieanlage, insbesondere Rotorblättern davon vorgeschlagen werden, das kostengünstiger als bisherige Lösungen ist und mög- liehst ein Arbeitsrisiko für Servicepersonal verringert, das eine solche Befundung durchführt, zumindest soll eine alternative Lösung vorgeschlagen werden.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Ein solches Verfahren ist dazu vorbereitet, eine Windenergieanlage oder einen Teil davon insbesondere ein Rotorblatt bzw. mehrere nacheinander optisch zu befunden, nämlich optisch auf etwaige Schäden oder Ansätze von Schäden oder Hinweise von Schäden zu untersuchen. Demnach wird eine Kamera verwendet, die insbesondere eine hochauflösende Digitalkamera ist. Ebenso kommen sogenannte Webcams oder Spezialkameras in Betracht. Vorzugsweise werden Fotokameras vorgeschlagen, es können aber auch Filmkameras verwendet werden. Eine solche Kamera wird auf einen zu befundenden Bereich, also auf einen Bereich der Windenergieanlage, insbesondere auf einen Bereich des Rotorblattes ausgerichtet. Von diesem Bereich wird ein Foto mit der Kamera aufgenommen. Das so aufgenommene Foto kann vor Ort oder später ausgewertet und/oder archiviert werden. Anhand des Fotos ist nun eine optische Befundung des zu befundenen Bereiches möglich. Insbesondere kann mit Hilfe eines solchen Fotos eine Rissbildung erkannt werden bzw. der zu befundende Bereich auf eine Rissbildung hin untersucht werden. Anstelle eines Fotos könnte auch eine Filmsequenz aufgenommen werden.
Zu dem zu befundenden Bereich, bzw. befundetem Bereich, also zu dem fotografierten Bereich, wird zudem die Position an dem Rotorblatt erfasst, und dem fotografierten Bereich und damit dem jeweils befundeten Bereich zugeordnet. Um das Rotorblatt, oder den anderen Bereich der Windenergieanlage, vollständig zu befunden, ist der beschriebene Vorgang sukzessive für alle zu untersuchenden Bereiche des jeweiligen Teils, also beispielsweise des Rotorblattes, zu wiederholen. Dabei wird zu jedem befundeten und damit fotografierten Bereich jeweils eine Position erfasst und zugeordnet, so dass auch eine Dokumentation des Befundungsergebnisses für das Rotorblatt vorgenommen wer- den kann.
Vorzugsweise ist die Kamera mit einer Teleskopoptik, insbesondere mit einem Teleskop, ausgestattet und zum Aufnehmen eines Fotos des zu befundenden Bereiches wird dieser Bereich optisch vergrößert, um dadurch ein möglichst hochauflösendes Foto zu erhalten. Durch die Verwendung einer Teleskopoptik insbesondere im Zusammenhang mit einer hochauflösenden Digitalkamera ist eine qualitativ hochwertige optische Befundung des jeweiligen Bereiches vom Boden aus möglich, so dass eine Höhenarbeit, also eine Arbeit mittels Hebebühnen, Plattformen, Abseilern oder dergleichen am Rotorblatt bzw. anderen Bereichen der Windenergieanlage vermieden werden kann.
Vorzugsweise wird ein Rotorblatt einer sogenannten Horizontalachsenwindenergieanlage befundet, dass eine Rotorblattwurzel und eine Rotorblattspitze aufweist. Die Rotorblattwurzel ist der Teil des Rotorblattes der an der Rotornabe befestigt ist, und die Rotorblattspitze ist der von der Nabe abgewandte Teil des Rotorblattes. Hierbei werden das Rotorblatt und die Kamera vorzugsweise so zueinander ausgerichtet, dass sich zwischen Kamera und Rotorblattwurzel einerseits und Kamera und Rotorblattspitze andererseits der gleiche Abstand einstellt bzw. dass sich eine Längsachse des Rotorblattes, also eine Achse von der Rotorblattwurzel zur Rotorblattspitze senkrecht zu einer optischen Achse einstellt, nämlich einer optischen Achse die die Kamera mit einem mittleren Bereich des Rotorblattes verbindet. Befindet sich die Kamera in einem ausreichend großen Abstand zum Rotorblatt, was meist schon dann der Fall sein kann, wenn sich die Kamera in der Nähe der Windenergieanlage am Boden befindet, ist im Grunde der Abstand von der Kamera zu jedem Bereich des Rotorblattes in etwa konstant. Vorzugsweise ist die Kamera zumindest aber ein Kamerastativ auf dem Erdboden anzuord- nen, um besagte Höhenarbeit zu vermeiden. Die besagte Anordnung des Rotorblattes zur Kamera kann beispielsweise so erfolgen, dass die Windenergieanlage so abgeschaltet wird, dass das Rotorblatt in einer entsprechenden gewünschten Position zur Kamera stehen bleibt. Je nach Platz am Boden im Bereich der Windenergieanlage kann die beschriebene Ausrichtung zwischen Rotorblatt und Kamera auch durch eine entspre- chende Aufstellung der Kamera erfolgen.
Gemäß einer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass zum Ermitteln der Position des fotografierten Bereiches eine Projektionsvorrichtung mit einer Projektionsfläche verwendet wird. Diese Projektionsvorrichtung ist so ausgebildet, dass durch die Ausrichtung der Kamera eine zum befundeten Bereich korrespondierende Position auf die Projektionsflä- che projiziert wird. Das Ausrichten der Kamera erfolgt hier dadurch, dass die Kamera als solche oder zumindest ein Teil davon zur Ausrichtung auf den zu befundenden Bereich bewegt wird und nach der Ausrichtung eine entsprechende, ausgerichtete Position annimmt. Diese ausgerichtete Position wird auf die Projektionsfläche der Projektionsvorrichtung projiziert. Vorzugsweise erfolgt eine Projektion mittels eines Leuchtmittels an der Kamera. Dieses Leuchtmittel kann beispielsweise ein Laserpointer oder dergleichen sein. Insbesondere sollte eine möglichst wenig streuende Lichtquelle verwendet werden, , so dass zu jeder Ausrichtung der Kamera ein Lichtpunkt oder zumindest Lichtfleck auf der Projektionsflä- che eine Position angibt, die zu dem jeweils zu befundenden bzw. befundeten Bereich korrespondiert.
Mit anderen Worten ist die Projektionsvorrichtung so ausgebildet, dass sich beim kontinuierlichen Abtasten einer Silhouette des Rotorblattes - das ist hier nur zur Illustration erläutert - ein insbesondere verkleinertes Abbild auf der Projektionsfläche ergibt, wenn die korrespondierende Bewegung des Lichtpunktes oder Lichtfleckes des Leuchtmittels nachgezeichnet würde. Durch eine starre Verbindung des Leuchtmittels mit der auszurichtenden Kamera kann jede Ausrichtung leicht auf der Projektionsfläche eingezeichnet und dokumentiert werden. Die Projektionsfläche kann beispielsweise ein Zeichenblatt eines Flipcharts sein, und jede Position wird dann per Hand auf diesen Flipchart entspre- chend des jeweils auftretenden Leuchtpunktes oder Leuchtflecks eingezeichnet. Ebenso kann als Projektionsfläche ein Messaufnehmer vorgesehen sein, der die jeweilige Position automatisiert erfasst. Bei einer automatisierten Erfassung kommt auch eine anderweitige Bestimmung der Ausrichtung der Kamera in Betracht, wie beispielsweise durch einen Drehratensensor. Die bevorzugte Verwendung einer manuell zu beschriftenden Projekti- onsfläche ist jedoch einfach, kostengünstig und zweckmäßig.
Um die jeweils auf der Projektionsfläche aufgezeichneten Positionen der befundeten Bereiche Positionen auf dem Rotorblatt zuordnen zu können, kann das Rotorblatt beispielsweise in seiner Silhouette oder in einigen Eckpunkten auf der Projektionsfläche verkleinert eingezeichnet werden. Insbesondere die Position der Rotorblattspitze und des Wurzelbereichs, insbesondere konkret des Flansches zur Befestigung an der Rotornabe aufgenommen hierzu zur Orientierung in Betracht. Hierzu kann die Kamera zur Rotorblattspitze und anschließend zum Flansch des Rotorblattes ausgerichtet werden, wobei jeweils der entsprechende Punkt auf der Projektionsfläche eingezeichnet wird. Aufgrund wenigstens dieser beiden Eckpunkte ist dann eine Skalierung über die Kenntnis der Rotorblattmaße, insbesondere der Rotorblattlänge möglich.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, eine Rotorblattskalierung auf einem elastischen Band wie einem Gummiband vorzusehen. Wenn auf dem Rotorblatt also eine Skalierung des bekannten Rotorblattes eingetragen ist, braucht das elastische Band nur noch so gestreckt zu werden, dass es den gerade eingezeichneten Punkt der Rotorblattspitze mit dem eingezeichneten Punkt des Flansches des Rotorblattes verbindet. Hierbei wird die Skalierung auf dem elastischen Band gleichmäßig gestreckt und braucht dann nur noch auf die Projektionsfläche übertragen zu werden. Ebenso kann - sofern das erforderlich ist - auch eine Skalierung in Querrichtung des Rotorblattes vorgenommen werden. Erfindungsgemäß wird zudem eine Befundungsvorrichtung gemäß Anspruch 7 vorgeschlagen. Diese Befundungsvorrichtung ist dazu vorbereitet, ein Rotorblatt einer Windenergieanlage optisch zu befunden. Grundsätzlich kommt hiermit auch eine Befundung anderer Elemente wie des Turmes oder der Gondel der Windenergieanlage in Betracht.
Die Befundungsvorrichtung weist eine Kamera zum Aufnehmen jeweils eines Fotos eines zu befundenden Bereiches des Rotorblattes auf. Mit der Kamera ist eine Ausrichtvorrichtung verbunden zum Ausrichten der Kamera auf den zu befundenden Bereich. Insbesondere kann hierfür ein einstellbares Stativ, also ein Stativ mit einer arretierbaren oder feststellbaren Bewegungsmechanik für die Kamera verwendet werden. Weiterhin weist die Befundungsvorrichtung eine Positionserfassungsvorrichtung auf, die dazu vorbereitet ist, die jeweilige Position des zu befundenden Bereiches bzw. des befundeten Bereiches zu erfassen.
Vorzugsweise ist die Kamera mit einer Teleskopoptik, insbesondere einem Teleskop versehen, um die zu befundenden Bereiche optisch zu vergrößern, insbesondere um ein vergrößertes Foto von dem jeweils zu befundenden Bereich aufnehmen zu können. Vorzugsweise wird insbesondere zusammen mit einer solchen Teleskopoptik eine hochauflösende Fotokamera verwendet.
Gemäß einer Ausgestaltung ist die Positionserfassungsvorrichtung als Projektionsvorrichtung mit einer Projektionsfiäche ausgebildet. Vorzugsweise ist die Kamera mit einem Leuchtmittel, insbesondere einem Laserpointer verbunden, um einen Lichtfleck auf der Projektionsfläche an einer Position zu erzeugen, die der Position des zu befundenden Bereiches am Rotorblatt entspricht.
Eine weitere Ausführungsform schlägt vor, eine Datenverarbeitungseinrichtung zum Zuordnen des jeweiligen Fotos des jeweils zu befundenden Bereiches zur erfassten Position des zu befundenden Bereiches vorzusehen. Vorzugsweise ist diese Datenverar- beitungseinrichtung dazu vorbereitet, dass Foto mit der zugeordneten Position abzuspeichern. Hierdurch wird eine höhere Automatisierung vorgeschlagen, die eine optische Befundung eines Rotorblattes mit anschließender Dokumentation ermöglicht, wobei die Dokumentation ganz oder teilweise von der Datenerfassungseinrichtung übernommen werden kann. Hierdurch wird Zeit eingespart und Fehlerquellen vermieden.
Günstig ist es, wenn die Ausrichtvorrichtung wenigstens eine elektronische Steuerung und eine motorischen Antrieb zum automatisierten Ausrichten der Kamera aufweist. Hierdurch kann auf einfache Weise eine optische Befundung vorgesehen werden. Es ist hierdurch möglich, die zu befundenden Bereiche eines Rotorblattes, also insbesondere alle Oberflächenbereiche eines Rotorblattes, sukzessive abzutasten, jeweils ein oder sicherheitshalber mehrere Fotos für jeden Bereich aufzunehmen, dieses zu Dokumentieren und zu Archivieren. Selbst wenn kein Riss oder anderes Anzeichen einer Rotorblatt- beschädigung aufgefunden wurde, kann eine solche Dokumentation als späterer Nachweis dienen. Durch die Befundung des Rotorblattes, oder eines anderen Teils einer Windenergieanlage, durch die Befundungsvorrichtung, nämlich insbesondere vom Boden aus kann entsprechende Automatisierungstechnik für die Befundungsvorrichtung vorgesehen werden. Vorzugsweise ist eine solche automatisierte Ausrichtvorrichtung mit der Datenverarbeitungseinrichtung gekoppelt, um durch die Datenverarbeitungseinrichtung angesteuert zu werden. Somit kann Durchführung und Archivierung der Befundung und gegebenenfalls auch Auswertungen der Befundung automatisiert durchgeführt werden. Hierdurch sind entsprechende Zeitersparnisse und verbesserte Reproduzierbarkeiten als Vorteile zu nennen. Vorzugsweise weist die Datenverarbeitungseinrichtung eine Bildverarbeitungssoftware auf, die jedes Bild auf eine Rissbildung hin oder andere bekannte Anzeichen von Beschädigungen auswerten oder zumindest vorauswerten kann.
Schließlich ist für eine erhöhte Automatisierung und das Vermeiden von aufwendigen Höhenarbeiten auch ein Sicherheitsaspekt als weiterer Vorteil zu nennen. Ist nämlich eine sehr starke Vereinfachung der Befundung erzielbar, so kann eine Befundung auch ohne weiteres in kürzeren Abständen durchgeführt werden, wodurch eine erhöhte Sicherheit gewährleistet werden kann. Erfolgt eine automatisierte Befundung des Rotorblattes, sind auch deutlich kürzere Stillstandszeiten der Windenergieanlage währende der Befundung notwendig. Somit wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur optischen Befundung von Teilen einer Windenergieanlage, insbesondere von Bereichen eines Rotorblattes vorgeschlagen. Hierdurch sollen insbesondere Einsparungen von Kosten und Zeit bei der Befundung von Rotorblättern erzielt werden, sowie eine Minimierung von Risiken durch Höhenarbeit. Weiterhin ist eine Optimierung einer Einsatzplanung für den Rotorblattservice, also der Service der üblicherweise Rotorblattbefundungen durchführt, erzielbar. Zudem wird eine Massenbefundung möglich oder zumindest erleichtert, eine Verbesserung der Einsatzplanung von Rotorblattwartungen kann beispielsweise so erfolgen, dass die Befundung zum richtigen Zeitpunkt an der richtigen Anlage erfolgt. Zudem wird eine zustandsorien- tierte Instandhaltung begünstigt. Durch eine schnelle Befundung von Rotorblättern und damit kurze Stillstandszeiten wächst auch die Akzeptanz beim Windenergieanlagenbe- treiber, eine solche Befundung und ein damit verbundenen Stillstand zu akzeptieren.
Die vorgeschlagene Befundung bzw. Befundungsvorrichtung zielt insbesondere auf eine Befundung vom Boden aus ab. Grundsätzlich ist ein handelsübliches Teleskop einsetzbar, das für terrestrische Beobachtungen geeignet ist. Solche modernen Teleskope haben die Vorteile, dass sie kostengünstig, transportabel und zum Teil feinsteuerbar sind, nämlich sowohl manuell als auch über einen Computer. Weitere Vorteile sind das bekannte Kameratechnik adaptiert werden kann, wie beispielsweise eine Webcam oder hochwertige Kameratechnik. Grundsätzlich kommt auch die Verwendung von Spezialkameras für Wärmebilder oder Infrarotaufnahmen in Betracht. Vorzugsweise sollte eine hochauflösende Kamera verwendet werden, die in Kombination mit einem Teleskop aber begrenzt sein kann. Weiterhin kann Software zur Aufbereitung und Steuerung eingesetzt werden. Für spezielle Anwendungen wie beispielsweise die konkrete Anpassung an die Form des zu befundenden Rotorblattes können verwendete Systeme offene Schnittstellen für Anpassungen an spezielle Anwendungen ermöglichen.
Eine Möglichkeit der Vornahme der Befundung erfolgt durch ein Teleskop der Marke „Meade", Typbezeichnung LX90, wie beispielsweise auf der Internetseite http://www.meade.com/lx90/index.html. Hierbei handelt es sich um ein 8-Zoll-Gerät, das über GPS und Kompass verfügt und motorisch ausgerichtet wird.
Die Ausrichtung dieses Teleskop erfolgt für astronomische Beobachtungen weitgehend automatisch mit Hilfe vom GPS und Kompass. Im terrestrischen Modus, der für die Befundung eingesetzt werden kann, wird das Teleskop vorzugsweise manuell über eine Fernbedienung positioniert und gesteuert. Aber auch hier kann vorzugsweise über vorge- sehene Schnittstellen eine Anpassung erfolgen und eine Automatisierung für wiederkehrende Prüfungen vorgesehen werden.
Grundsätzlich ist eine rein manuelle Befundung mittels eines Teleskopes, also ausschließlich durch Blick durch das Teleskop durchführbar. Grundsätzlich wird aber zur Fotodokumentation vorgeschlagen, eine hochwertige 20 Megapixel Kamera vom Typ Canon EOS5D oder eine handelsübliche Webcam wie beispielsweise eine Logitech 2 Megapixel Kamera oder eine handelsübliche kleine Digitalkamera wie beispielsweise eine Canon Powershot A460, 5 Megapixel vorzusehen. Auch andere Kameras können verwendet und an ein entsprechendes Teleskop angepasst werden, wie beispielsweise eine Kamera des Unternehmens„The Imaging Source".
An Stelle des genannten 8-Zoll-Gerätes wird die Verwendung eines 10-Zoll- oder 12-Zoll- Gerätes vorgeschlagen.
Der Aufbau einer Befundungsvorrichtung sowie Ausrichtung und Orientierung des Rotor- blattes wird nachfolgend an einem konkreten Beispiel beschrieben.
Es wird ein Teleskop verwendet, das auf einem stabilen Stativ montiert wird. Als eine Ausführungsform wird vorgeschlagen, die Ausrüstung, also insbesondere das Teleskop auf einem Fahrzeug vorzusehen, bei dem das Teleskop komplett am Fahrzeug verbleiben kann. Hierfür wird für das Fahrzeug ein Rahmen eingesetzt, der durch einen Fahr- zeugboden abgelassen werden kann. Hierbei steht das Teleskop auf dem Rahmen, der abgelassen werden kann, so dass das Teleskop dann einen festen Stand auf dem Boden hat, gleichwohl im Fahrzeug ist, sich zumindest teilweise im Fahrzeug befindet. Hierdurch können Rüstzeiten durch Auf- und Abbau des Teleskopes reduziert werden. Im Grunde kann mit dem Fahrzeug zum gewünschten Ort gefahren werden, die entsprechende Fahrzeugtür geöffnet und die Befundung gestartet werden. Durch das Ablassen des Rahmens durch den Fahrzeugboden ergibt sich eine Entkoppelung von Fahrzeug und Teleskop. Hierdurch kann die Güte der Bilder maßgeblich verbessert bzw. erst eine hohe Güte erreicht werden, weil hierzu insbesondere ein stabilerer Aufbau gewährleistet sein sollte. Alternativ oder zusätzlich können Stabilisierungssysteme zum Stabilisieren des Bildes eingesetzt werden, was als eine Ausführungsform vorgeschlagen wird. Zum Ausrichten kann das Teleskop über eine Fernsteuerung manuell oder rechnergesteuert angesteuert werden. Eine Kamera kann über das Okular des Teleskopes montiert werden.
Das Rotorblatt wird so positioniert, dass über die Länge des Blattes ein nahezu gleicher Abstand zwischen Rotorblatt und Teleskop bzw. Kamera erreicht wird. Die Entfernungsmessung kann beispielsweise mit einem sogenannten Range-Finder erfolgen. Hierbei wird zunächst die Entfernung zwischen Teleskop und Blatterweiterung oder Gondelunterseite bestimmt. Dieser Abstand muss dann auch zwischen Rotorblattspitze, also dem Tip und dem Teleskop eingestellt werden. Hierzu kann der Rotor zunächst durchtrudeln, also im Grunde durch den Wind aber ohne Kraft gedreht werden, um dann am Steuerschrank der Windenergieanlage durch Betätigung des Notausschalters im richtigen Augenblick den Rotor und damit das zu untersuchende Rotorblatt an der gewünschten Stelle anzuhalten.
Ein möglichst konstanter Abstand zwischen Teleskop und Rotorblatt bzw. einem anderen zu untersuchenden Bauteil, auf ganzer Rotorblattlänge bzw. Bauteillänge bewirkt, dass wenig oder gar nicht nachfokussiert werden muss. Gegebenenfalls kann eine Fokussie- rung für die Befundung des gesamten Rotorblattes ausreichend sein. Ist das Rotorblatt nicht in dieser gewünschten Art und Weise ausgerichtet, kann die optische Befundung gleichwohl durchgeführt werden, führt jedoch zu einem höheren Fokussieraufwand.
Zur Orientierung am Rotorblatt ist am Teleskop oder an der Kamera ein Laserpointer montiert, der auf einer Flipchart hinter dem Teleskop einen Punkt projiziert. Zur Orientierung am Rotorblatt wird mit dem Teleskop der Tip angefahren und die Tipposition auf den Flipchart markiert. Im Falle einer Enercon E82 Windenergieanlage entspricht dies einem Radius von 41m. Als nächstes wird der Wurzelbereich bzw. die Blattschürze angefahren, was im Grunde auch mit einem Flansch des Rotorblattes zum Befestigen an der Rotor- nabe übereinstimmt. Für das Beispiel der Enercon Windenergieanlage E82 entspricht dies einem Radius von 3,1 m. Auch dieser Punkt wird auf dem Flipchart markiert, und die übrigen Radien zwischen diesen beiden Punkten lassen sich einfach bestimmen.
Radien, bspw. im Abstand von Metern, werden entweder berechnet und auf der Flipchart gekennzeichnet oder es wird ein elastisches Band, insbesondere ein Gummiband ver- wendet, auf dem ein Raster für die Windenergieanlage, also in obigen Beispiel für das Rotorblatt der Enercon Windenergieanlage E82 gekennzeichnet ist. Der Abstand zwischen Teleskop und dem Rotorblatt kann von Anlage zu Anlage variieren, und auch der Abstand zwischen Teleskop und Flipchart, also der Projektionsfläche kann leicht variieren. Durch Dehnen des elastischen Bandes und damit des darauf aufgetragenen Gum- mibandrasters können die Referenzmaße auf einfache Art und Weise auf die Flipchart übertragen werden. Alternativ kann beispielsweise ein Referenzmaß, also eine Skalierung mittels Zollstock an der Flipchart angebracht also angezeichnet werden und die zugehörigen Radien berechnet werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, über Winkelinformationen bzw. Winkelmeldungen des Teleskopes und den geometrischen Verhältnis- sen eine Orientierung durchzuführen. Vorzugsweise wird vorgeschlagen, Referenzmarken am Rotorblatt vorzusehen, die ein entsprechendes System wie eine Datenverarbeitungseinrichtung, die mit der Befundungsvorrichtung insbesondere der Kamera verbunden ist, einliest und verarbeitet. Hierdurch kann eine Orientierung am Rotorblatt vorge- nommen oder verbessert werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass zum Erfassen der Position des fotografierten Bereiches wenigstens ein Ausrichtwinkel der Kamera bzw. einer verwendeten Teleskopoptik in Bezug auf eine Referenzausrichtung erfasst wird. Durch die Erfassung eines solchen Winkels ist die Position des jeweils fotografierten und damit befundeten Bereichs bestimmbar. Hierzu kann der Winkel in eine Richtung, z.B. eine Längsrichtung des befundeten Teils, erfasst werden, um eine Position hinsichtlich dieser Richtung auf dem Teil zu erfassen. Optional kann zusätzlich wenigstens ein weiterer Winkel insbesondere in eine Querrichtung zur genannten Längsrichtung oder quer zu einer anderen ersten Richtung aufgenommen werden, um einen befundeten Bereich auch in zwei Richtungen bestimmen zu können, um dadurch eine Position jeweils auf einer Fläche also zweidimensional zu bestimmen. Die zugrunde liegenden Möglichkeiten werden nachfolgend insbesondere für die Erfassung eines Winkels in einer Richtung erläutert, was aber ohne weiteres auf die Verwendung von wenigstens zwei Winkeln sinngemäß auch anzuwen- den ist.
Aus einem aufgenommenen Winkel kann entweder über bekannte Zusammenhänge ein tatsächlicher Ort auf dem zu befundenden Teil im Sinne von Koordinaten oder Abmessungen zugeordnet werden. Mit anderen Worten können Winkeiwerte in korrespondierende Längenwerte umgerechnet werden. Alternativ können die Winkelwerte ohne Um- rechnung einfach als Referenzwerte hinterlegt werden. Der Ausrichtwinkel bezieht sich auf eine Referenzausrichtung, die willkürlich festgelegt werden kann. Eine Möglichkeit der Festlegung der Referenzausrichtung ist, ihr einen charakteristischen Punkt auf dem zu befundenden Teil zuzuordnen, wie beispielsweise in der Mitte oder am Rande des zu befundenden Teils. Vorzugsweise wird vorgeschlagen, wenigstens eine Abmessung in eine Längsrichtung des zu befundenden Teils von einem ersten Referenzpunkt zu einem zweiten Referenzpunkt dieses Teils zu erfassen. Beispielsweise kann das zu befundende Teil ein Rotorblatt sein, und der erste Referenzpunkt liegt in der Wurzel des Rotorblattes, und der zweite Referenzpunkt liegt in der Rotorblattspitze. Das Erfassen der Abmessung in Längsrichtung, also im Beispiel das Erfassen der Länge des Rotorblattes kann auch dadurch erfolgen, dass der entsprechende Wert bereits bekannt ist oder aus einem Datenblatt entnommen wird.
Weiterhin werden ein erster Referenzwinkel und ein zweiter Referenzwinkel aufgenom- men. Diese beziehen sich jeweils auf den Ausrichtwinkel der Kamera bzw. Teleskopoptik zum ersten bzw. zweiten Referenzpunkt. Im genannten Beispiel gibt der erste Referenzwinkel somit den Winkel bei Ausrichtung zur Rotorblattwurzel und der zweite Referenzwinkel den Ausrichtwinkel bei Ausrichtung zur Rotorblattspitze an. Dadurch ist auch ein Differenzwinkel zwischen erstem und zweitem Ausrichtwinkel bekannt bzw. kann auf einfache Weise berechnet werden. Einem solchen Differenzwinkel kann im Übrigen die Abmessung also die Rotorblattlänge des genannten Beispiels zugeordnet werden.
Weiterhin wird jeweils ein aktueller Ausrichtwinkel der Kamera bzw. Teleskopoptik zum aktuell befundeten Bereich aufgenommen. Der aktuelle Ausrichtwinkel ist somit derjenige Winkel, der sich einstellt, wenn die Fotokamera bzw. die Teleskopoptik auf den jeweils zu befundenden Bereich ausgerichtet ist. Dem hierbei aufgenommenen Foto des betreffenden Bereiches kann dieser aktuelle Ausrichtwinkel zugeordnet werden. Vorzugsweise wird dieser zusammen mit dem Foto bzw. mit einem Identifikationscode wie einer Referenznummer des aufgenommenen Fotos in einer Tabelle abgespeichert.
Alternativ oder zusätzlich kann aus dem aktuellen Ausrichtwinkel unter Berücksichtigung der beiden Referenzwinkel und der Abmessung die aktuelle Position bestimmt werden. Dies kann beispielsweise durch Interpolation erfolgen.
Wird beispielsweise ein 50m langes Rotorblatt zum Befunden senkrecht zu einer Blickrichtung von einer Befundungsvorrichtung aus ausgerichtet und beträgt der erste Referenzwinkel, nämlich der Winkel zur Rotorblattwurzel 5 Grad und der zweite Referenzwin- kel, nämlich der Winkel zur Rotorblattspitze -5 Grad, so ist jedem Grad in erster Nehrung eine Abmessung von 5m zuzuordnen. Beträgt also beispielsweise ein aktueller Ausrichtwinkel 2 Grad, so befindet sich der zugehörige, befundete Bereich 15m unterhalb der Rotorblattwurzel. Diese Position kann zusammen mit einer Referenznummer des Fotos dieses Bereichs in einer Tabelle abgespeichert werden. Auch kleinere Winkelschritte können einer Position zugeordnet werden. Die Zuordnung kann beispielsweise durch Interpolation erfolgen. Alternativ kann auch unter Verwendung trigonometrischer Funktionen die Position noch genauer berechnet und abgespeichert oder alternativ erst abgespeichert und später berechnet werden. Vorzugsweise weist eine Befundungsvorrichtung somit eine Positionserfassungsvorrich- tung auf, die ein Winkelerfassungsmittel umfasst. Dieses Winkelerfassungsmittel kann einen Ausrichtwinkel einer Kamera, insbesondere Fotokamera und/oder einer Teleskopoptik erfassen und insbesondere datenverarbeitungstechnisch weiterverarbeiten, wie beispielsweise an eine angeschlossenen Datenverarbeitungseinrichtung übergeben. Das Winkelerfassungsmittel kann mit einem Kompass und/oder einem Drehratensensor und/oder einer Wasserwaage ausgestattet sein, um hierdurch einen relativen und/oder einen absoluten Winkel bestimmen zu können. Weitere technische Umsetzungen sind ebenfalls möglich. Die Verwendung einer Positionserfassungsvorrichtung mittels eines Winkelerfassungsmittels kann alternativ oder zusätzlich zur Erfassung einer befundeten Position mittels einer Projektionseinrichtung erfolgen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren beispielhaft erläutert. Figur 1 zeigt schematisch eine Anordnung mit einer zur Befundung vorbereiteten
Windenergieanlage.
Figur 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Rotorblattbefundung.
Figur 3 zeigt schematisch eine Windenergieanlage.
Figur 1 zeigt schematisch eine Windenergieanlage 1 mit einem Turm 2 und einer Gondel 4 bzw. Nabe 4, die drei Rotorblätter 6 aufweist, von denen in der Figur 1 nur eines dargestellt ist.
Ein Beobachter 10 befindet sich in einem Beobachtungsabstand 8 vom Turm 2 entfernt. Der Beobachtungsabstand 8 ist durch einen Doppelfeil veranschaulicht und im vorliegenden Beispiel beträgt er 100m, was lediglich einen beispielhaften Wert darstellt. Von der Position des Beobachters 10 aus ist hier die Befundung vorzunehmen.
Das Rotorblatt 6 weist eine Rotorblattspitze 12 auf, die auch als„Tip" bezeichnet wird. Zur Gondel bzw. Nabe 4 hin weist das Rotorblatt 6 einen Wurzelbereich 14 mit einem Flansch zur Befestigung an der Gondel bzw. Nabe 4 auf. Der Flansch ist hierbei nicht im Detail dargestellt, bildet aber im Grunde den Kontaktbereich der Nabe zum Rotorblatt 6. Zwischen der Rotorblattspitze 12 und dem Wurzelbereich 14 ist ein mittlerer Bereich 16 ausgebildet.
Die Windenergieanlage wird zur Befundung so angehalten, dass das zu untersuchende Rotorblatt 6 so zu stehen kommt, dass der Abstand zwischen Wurzelbereich 14 und Rotorblattspitze 12 zum Beobachter 10 möglichst gleich ist. Soweit der Beobachtungsabstand 8 und somit auch der Abstand des Beobachters 10 von dem Rotorblatt 6 nur groß genug ist, entspricht der Abstand vom Beobachter 10 zum mittleren Bereich 16 des Rotorblattes 6 auch etwa dem Abstand vom Beobachter 10 zum Wurzelbereich 14 bzw. zur Rotorblattspitze 12 des Rotorblattes 6.
In dem gemäß Figur 2 zur Veranschaulichung gewählten Beispiel weist die Windenergieanlage 1 eine Nabenhöhe von 100m auf. Der Beobachtungsabstand 8 vom Beobachter 10 zum Turm 2, nämlich zum Turmfuß, beträgt ebenfalls 100m. Es ist aber nicht erforderlich, dass der Beobachtungsabstand 8 der Nabenhöhe entspricht. Diese bevorzugte Ausführungsform eignet sich aber gut zur Erläuterung des vorliegenden Befundungsverfahrens. Die Länge des Rotorblattes 6 des gezeigten Beispiels beträgt 40m, wobei vereinfachend der Mittelpunkt der Rotornabe 4 mit dem Wurzelbereich 14 des Rotorblattes 6 als übereinstimmend angenommen wird. Der Flanschabstand 18, also der Abstand vom Beobachter 10 zum Wurzelbereich bzw. Flanschbereich 14 des Rotor- blattes 6 beträgt som it 141 m .
Der Rotor ist nun in einer solchen Position abgehalten worden, dass das Rotorblatt 6 in einer solchen Position steht, dass der Tipabstand 20, nämlich der Abstand vom Beobachter 10 zur Rotorblattspitze genauso groß ist wie der Flanschabstand, nämlich 141m. Der Tipabstand kann auch als Abstand zur Rotorblattspitze bezeichnet werden. Entsprechend ergibt sich ein Mittelbereichsabstand 22, nämlich der Abstand des Beobachters 10 zum mittleren Bereich 16 des Rotorblattes 6 zu 139m. Entsprechend ergibt sich näherungsweise - bis auf wenige Meter - ein gleicher Abstand vom Beobachter 10 zu unterschiedlichen Bereichen des Rotorblattes 6. Für eine Beobachtung des Rotorblattes vom Beobachter 10 aus mittels eines optischen Gerätes kann somit eine einmalige Scharfstel- lung für die Befundung des gesamten Rotorblattes 6 ausreichend sein. Hierzu braucht im gezeigten Beispiel die Tiefenschärfe bzw. Korrektur der Tiefenschärfe oder Schärfe des optischen Gerätes nur etwa 2m zu betragen bzw. auszugleichen. Eine Befundungsanordnung 30, also eine Anordnung zum Durchführen einer Befundung eines Rotorblattes ist in der Figur 3 veranschaulicht. Die Befundungsanordnung 30 weist im Wesentlichen eine Kamera 32, insbesondere eine digitale Fotokamera, sowie ein Projektionsaufnahmemittel 34 mit einer Projektionsfläche 36 auf. Als Projektionsaufnah- memittel kann beispielsweise ein sogenanntes bzw. eine so genannte Flipchart, also eine Tafel mit Schreib- oder Zeichenpapier verwendet werden. Die Kamera 32 ist vorzugsweise auf einem - in der schematischen Darstellung der Figur 3 nicht gezeigtem - Stativ befestigt, um auf diesem Stativ in Richtung auf das Rotorblatt 6 auf den jeweils zu befundenden Bereich des Rotorblattes 6 ausgerichtet zu werden. Die Kamera 32 wird somit sukzessive auf Oberflächenbereiche des zu befundenden Rotorblattes 6 ausgerichtet, und die entsprechenden Bereiche werden fotografiert und können vor Ort oder im Nachhinein ausgewertet werden. Figur 3 veranschaulicht exemplarisch die Ausrichtung 18' zum Flansch bzw. Wurzelabschnitt 14 des Rotorblattes 6, die Ausrichtung 20' in Richtung zum Tip bzw. zur Rotorblattspitze 12, und die Ausrichtung 22' zum Mittelbereich 16 des Rotorblattes 6. Die Ausrichtungen 18', 20' und 22' verlaufen somit entlang der Figur 2 dargestellten Linien, die den Flanschabstand 18, Tipabstand 20 bzw. Mittelbereichsab- stand 22 veranschaulichen.
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass die Figuren 1 und 2 das Befundungsverfahren exemplarisch in einer Ebene erläutern, demnach die Ausrichtung der Kamera 32 sich nur entlang einer Längsachse des Rotorblattes 6 verändert. Tatsächlich kann natürlich auch eine Ausrichtung quer zur Rotorblattlängsachse verändert werden. Die Figur 3 veranschaulicht zum Ausrichten eine Schwenkrichtung 38 mit einem entsprechenden Doppelfeil, durch die die Kamera 32 entlang der Längsrichtung des Rotorblattes ausgerichtet werden kann, wohingegen eine zweite Schwenkrichtung zum Ausrichten quer zur Längsrichtung des Rotorblattes 6 in die Zeichenebene der Figur 3 hinein verläuft und aus diesem Grude nicht dargestellt ist.
Die Kamera 32 weist zudem ein Leuchtmittel wie beispielsweise einen Laserpointer oder modifizierten Laserpointer auf, das einen Lichtstrahl entlang der optischen Achse der Kamera 32 in rückwärtiger Richtung, nämlich von der Kamera 32 in Richtung auf die Projektionsfläche 36 erzeugt. Für die in Figur 3 gezeigten Ausrichtungen, nämlich die Ausrichtung 18' zum Flansch, 20' zum Tip und 22' zum Mittelbereich sind korrespondierende Projektionsstrahlen eingezeichnet, die der entsprechenden Ausrichtung entsprechen. Somit ergibt sich ein Flanschprojektionsstrahl 18" bei einer Flanschausrichtung 18', ein Tipprojektionsstrahl 20" bei Ausrichtung 20' zum Tip und ein Mittelbereichprojektions- strahl 22" bei Mittelbereichsausrichtung 22'. Über den sich ergebenden Lichtfleck auf der Projektionsfläche 36 kann die Befundung des Rotorblattes 6 auf der Projektionsfläche 36 dokumentiert werden. So kann beispielsweise zu jedem Foto, das in einem Bereich des Rotorblattes 6 aufgenommen wird, eine entsprechende Dateinummer, z.B. eine Nummer der Fotodatei, an der entsprechenden Position auf der Projektionsfläche 36 notiert werden.
Durch diesen rückwärts ausgestrahlten Lichtstrahl, der auch in andere Richtungen vorgesehen sein kann, kann die gesamte Form, beispielsweise eine Silhouette des Rotorblattes auf der Projektionsoberfläche 36, die beispielsweise ein Zeichenblatt sein kann, gezeichnet werden. Das so projizierte Rotorblatt ist gegenüber dem Originalrotorblatt 6 um 180° gedreht und verkleinert. Da die Größe des zu befundenden Rotorblattes bekannt ist, ist auf einfache Weise eine Skalierung der Projektion auf der Projektionsoberfiäche 36 möglich. Beispielsweise kann auch der Einfachheit halber eine zu erwartende Skalierung oder bei einer früheren Befundung einer baugleichen Windenergieanlage aufgenommene Skalierung auf einem Gummiband vorgesehen sein. Hierdurch kann auf einfache Weise die Skalierung auf die neue Projektion übertragen werden, indem bei leichten Abweichungen der Größenverhältnisse das die Skalierung tragende Gummiband auf die neue Größe gestreckt werden kann. Die Skalierung passt sich proportional an und braucht nicht neu durchgerechnet zu werden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum optischen Befunden einer Windenergieanlage (1) oder eines Teils davon, insbesondere eines Rotorblattes (6), umfassend die Schritte:
- Ausrichten einer Kamera (32) auf einen zu befundenden Bereich,
- Aufnehmen eines Fotos des zu befundenden Bereichs mit der Kamera (32),
- Erfassen der Position des fotografierten Bereichs, und
- Zuordnen der ermittelten Position zum fotografierten Bereich.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Kamera (32) mit Teleskopoptik verwendet wird und der zu befundende Bereich zum Aufnehmen eines Fotos mittels der Teleskopoptik optisch vergrößert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotorblatt (6) mit einer Rotorblattwurzel (20) und einer Rotorblattspitze (12) befundet wird und dass das Rotorblatt (6) und die Kamera (32) so zu einander ausgerichtet werden, dass sich zwischen Kamera (32) und Rotorblattwurzel (14) einerseits und zwischen Kamera (32) und Rotorblattspitze (12) andererseits der gleiche Abstand einstellt, und/oder dass eine Längsachse des Rotorblatts (6) senkrecht zu einer optischen Achse zwischen Kamera (32) und einem mittleren Bereich (16) des Rotorblatts (6) steht.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erfassen der Position des fotografierten Bereichs wenigstens ein Ausrichtwin- kel der Kamera und/oder einer bzw. der Teleskopoptik in Bezug auf eine Referenzausrichtung erfasst wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die Schritte
- Erfassen wenigstens einer Abmessung in einer Längsrichtung des zu befundenden Teils von einem ersten Referenzpunkt zu einem zweiten Referenzpunkt des Teils, - Aufnehmen wenigstens eines ersten Referenzwinkels, der den Ausrichtwinkel zum ersten Referenzpunkt angibt,
- Aufnehmen wenigstens eines zweiten Referenzwinkels, der den Ausrichtwinkel zum zweiten Referenzpunkt angibt, - Aufnehmen eines aktuellen Ausrichtwinkels, der den Ausrichtwinkel zum aktuell befundeten Bereich angibt, und
- Ermitteln der aktuellen Position des aktuell befundeten Bereichs, zumindest in Bezug auf die Längsrichtung des Teils, aus dem aktuellen Ausrichtwinkel, den Referenzwinkeln und optional der Abmessung in Längsrichtung und/oder
- Speichern des aktuellen Ausrichtwinkels und/oder der ermittelten aktuellen Position in einer Tabelle, zusammen mit Daten der aufgenommenen Befundung, insbesondere zusammen mit dem aufgenommen Foto und/oder einem Identifikationscode des aufgenommenen Fotos.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotorblatt befundet wird und der erste Referenzpunkt im Wurzelbereich des Rotorblatts und der zweite Referenzpunkt an der Blattspitze des Rotorblatts definiert ist.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln der Position des fotografierten Bereichs eine Projektionsvorrichtung (30) mit einer Projektionsfläche (36) vorgesehen ist, um durch die Ausrichtung der Kamera (32) eine zum befundeten Bereich korrespondierende Position auf die Projektionsfläche (36) zu projizieren.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (32) ein Leuchtmittel, insbesondere einen Laserpointer, aufweist, um abhängig von der Ausrichtung der Kamera (32) Licht auf eine bzw. die Projektionsfläche (36) zu geben, so dass ein Lichtpunkt oder Lichtfleck auf der Projektionsfläche (36) sichtbar wird.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine bzw. die Projektionsfläche (36) mittels einer auf einem elastischen Band aufge- tragenen Skalierung skaliert wird, wobei das elastische Band zum Skalieren der Projektionsfläche (36) auf eine zu skalierende Strecke gestreckt wird.
10. Befundungs Vorrichtung (30) zum optischen Befunden eines Rotorblatts (6) einer Windenergieanlage (1 ) umfassend - eine Kamera (32) zum Aufnehmen jeweils eines Fotos eines zu befundenden Bereiches des Rotorbiatts (6),
- eine mit der Kamera (32) verbundene Ausrichtvorrichtung zum Ausrichten der Kamera (32) auf den zu befundenden Bereich und - eine Positionserfassungsvorrichtung (30) zum Erfassen der Position des zu befundenden Bereichs.
11. Befund ungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (32) mit einer Teleskopoptik, insbesondere einem Teleskop, zum optischen Vergrößern des zu befundenden Bereiches vor dem Aufnehmen eines Fotos ausgestattet ist.
12. Befundungsvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Positionserfassungsvorrichtung als Projektionsvorrichtung (34) mit einer Projektionsfläche (36) ausgebildet ist und optional ein mit der Kamera (32) verbundenes Leuchtmittel, insbesondere einen Laserpointer, aufweist zum Erzeugen eines Lichtflecks oder Lichtpunktes auf der Projektionsfläche (36) an einer mit der Position des zu befundenden Bereichs korrespondieren den Position.
13. Befundungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, umfassend eine Datenverarbeitungseinrichtung zum Zuordnen des Fotos des zu befundenden Bereichs zur erfassten Position des zu befundenden Bereichs und optional Abspeichern des Fotos mit der zugeordneten Position bzw. Identifikationsdaten davon.
14. Befundungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtvorrichtung wenigstens eine elektronische Steuerung und einen motorischen Antrieb zum automatisierten Ausrichten der Kamera (32) aufweist und/oder dass die Ausrichtvorrichtung mit einer bzw. der Datenverarbeitungseinrichtung gekoppelt ist, um durch die Datenverarbeitungseinrichtung angesteuert zu werden.
15. Befundungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine bzw. die Datenverarbeitungseinrichtung eine Bildverarbeitungssoftware zum Auswerten jeweils eines Fotos eines zu befundenden Bereiches aufweist.
16. Befundungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionserfassungsvorrichtung ein Winkelerfassungsmittel umfasst zum Aufnehmen wenigstens eines Ausrichtwinkels der Kamera und/oder der bzw. einer Teleskopoptik.
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